TWI666807B - 具無線能源獲取功能的電池與電池套組 - Google Patents

Abstract

一種具無線能源獲取功能的電池與電池套組，該電池之無線能源獲取裝置包括射頻發電模組、電容模組及電能管控模組。射頻發電模組能感應射頻充電訊號以產生感應電能。電容模組能與另一電池之電容模組並聯。透過無線能源獲取裝置的設計，使得電池安裝於能耗裝置上使用時，可隨時感應射頻充電訊號以進行供電與充電，且可透過無線能源獲取裝置會於感應電能大於能耗需求時，直接輸出感應電能以驅動能耗裝置，並將驅動能耗裝置所剩餘的電能轉存於電容模組的供電管控設計，可減少電容模組充電與放電時的能量轉換損耗，而能提高電池的能源使用效率。

Description

具無線能源獲取功能的電池與電池套組

本發明是有關於一種電池，特別是指一種可無線感應獲取能源的電池。

隨著無線充電技術的發展，無線充電已開始廣泛應用於行動裝置、電動車與家電等領域。其中，射頻（RF）充電技術的無線充電方式，是透過一個發射器發射一個無線電波，再由一個接收器無線感應該無線電波以產生電能，由於該發射器可同時對多個接收器進行充電，且無線充電距離已可拉長至4.5公尺以上，所以已逐漸成為無線充電領域的發展主流。

在目前的射頻充電技術中，該接收器都是設計成先將感應無線電波產生之電能儲存於一個儲電元件，例如儲存在鋰電池，然後再由該儲能元件換能輸出電能以驅動後端能耗裝置。但是此需先將電能換能儲存於儲能元件，再由儲能元件換能輸出電能的兩次換能設計，會造成部分電能的折損，而會影響其能源使用效率。

此外，1號電池、2號電池、3號電池與4號電池等是目前最常見的電池，這些型號的充電電池要進行充電時，都必須將電池拆離電器，然後安裝在一個充電座上進行充電，相當不方便，因此，若能將射頻充電技術直接應用於上述類型電池，將大幅改善上述類型電池的使用方便性。

因此，本發明的目的，即在提供一種能改善先前技術之至少一個缺點的電池。

於是，本發明具無線能源獲取功能的電池，適用於電連接於一個能耗裝置，且可無線感應一個射頻充電訊號。該電池包含一個外殼，及一個安裝於該外殼的無線能源獲取裝置。該無線能源獲取裝置包括一個射頻發電模組、一個電容模組，及一個電能管控模組。

該射頻發電模組能用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能。該電容模組包括一個設置於該外殼外表面的接電電極單元，能經由該接電電極單元電連接另一電池之該接電電極單元，而與該另一電池之該電容模組並聯。該電能管控模組是電連接於該射頻發電模組與該電容模組，具有一個設置於該外殼外表面並用以輸出電能以驅動該能耗裝置之輸出電極單元，且內建有可切換啟動之一個第一供電狀態與一個第二供電狀態，會於判斷該感應電能大於等於該能耗裝置之一個能耗需求時啟動該第一供電狀態，輸出該感應電能以驅動該能耗裝置，且將該感應電能驅動該能耗裝置後所剩餘之電能儲存於該電容模組，會於判斷該感應電能小於該能耗需求時啟動該第二供電狀態，控制該電容模組放電輸出一個輔助電能，且彙整該感應電能與該輔助電能以驅動該能耗裝置。

本發明之另一個目的，在於提供一種能改善先前技術之至少一個缺點的電池套組。

於是，本發明具無線能源獲取功能的電池套組，適用於電連接在一個能耗裝置，且可無線感應一個射頻充電訊號。該電池套組包含並排設置之一個主電池與至少一個備援電池。該主電池包括一個第一外殼，及一個安裝於該第一外殼中的第一無線能源獲取裝置，該第一無線能源獲取裝置具有一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第一射頻發電模組、一個第一電容模組，及一個第一電能管控模組。該第一電容模組具有一個設置於該第一外殼外表面之第一接電電極單元。該第一電能管控模組具有一個外露於該第一外殼外表面且用以輸出電能以驅動該能耗裝置之第一輸出電極單元，並內建有可切換啟動之一個第一供電狀態與一個第二供電狀態，會於判斷該感應電能大於等於該能耗裝置之一個能耗需求時啟動該第一供電狀態，而輸出該感應電能以驅動該能耗裝置，且將該感應電能驅動該能耗裝置後所剩餘之電能儲存於該第一電容模組，會於判斷該感應電能小於該能耗需求時啟動該第二供電狀態，控制該第一電容模組放電輸出一個輔助電能，且彙整該感應電能與該輔助電能以驅動該能耗裝置。

該至少一備援電池包括一個第二外殼，及一個安裝於該第二外殼中的第二無線能源獲取裝置，該第二無線能源獲取裝置具有一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第二射頻發電模組、一個第二電容模組，及一個只會以該感應電能對該第二電容模組充電的第二電能管控模組，該第二電容模組具有一設置於該第二外殼外表面且電連接於該第一接電電極單元，而使其並聯於該第一電容模組的第二接電電極單元。

於是，本發明具無線能源獲取功能的電池套組，適用於電連接於一個能耗裝置，且可無線感應一個射頻充電訊號。該電池套組包含串接排列之一個主電池與至少一個備援電池。該主電池包括一個第一外殼，及一個安裝於該第一外殼中的第一無線能源獲取裝置。該第一無線能源獲取裝置包括一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第一射頻發電模組、一個第一電容模組，及一個第一電能管控模組，該第一電容模組具有一個外露於該第一外殼外表面之第一接電電極單元。該第一電能管控模組具有一個外露於該第一外殼外表面的第一輸出電極單元，且內建有可切換啟動之一個第一供電狀態與一個第二供電狀態，會於判斷該感應電能大於等於該能耗裝置之一個能耗需求時啟動該第一供電狀態，而經由該第一輸出電極單元輸出該感應電能，且將該感應電能驅動該能耗裝置後所剩餘之電能儲存於該第一電容模組，會於判斷該感應電能小於該能耗需求時啟動該第二供電狀態，而控制該第一電容模組放電輸出一個輔助電能，且經由該第一輸出電極單元輸出其彙整該感應電能與該輔助電能所得到之電能。

該至少一備援電池包括一個第二外殼，及一個安裝於該第二外殼的第二無線能源獲取裝置，該第二無線能源獲取裝置包括一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第二射頻發電模組、一個第二電容模組，及一個第二電能管控模組，該第二電容模組具有一個設置於該第二外殼外表面且電連接於該第一接電電極單元，而使其並聯於該第一電容模組的第二接電電極單元，該第二電能管控模組能以該感應電能對該第二電容模組充電，並具有一個外露於該第二外殼外表面且串接於第一輸出電極單元，而能與該第一輸出電極單元相配合供電驅動該能耗裝置的第二輸出電極單元。

本發明之功效在於：透過該無線能源獲取裝置的設計，使得該電池安裝於一個能耗裝置上使用時，可隨時感應射頻充電訊號以進行供電與充電，且可透過該無線能源獲取裝置會於感應電能大於能耗需求時，直接輸出該感應電能以驅動能耗裝置，並將驅動能耗裝置所剩餘的電能轉存於電容模組的供電管控設計，可減少該電容模組充電與放電時的能量轉換損耗，而能提高該電池的能源使用效率。

本發明將就下面的實施例來做進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅是供例示說明用，而不應被解釋為本發明的實施上的限制，且類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2，本發明具無線能源獲取功能的電池3的實施例，能用以無線感應一個射頻充電裝置700無線發出的一個射頻充電訊號以產生電能，且適用於取代傳統1號電池、2號電池、3號電池或4號電池等，而用以供電驅動一個能耗裝置800，所述能耗裝置800例如但不限於電控門鎖、遙控器、遊戲機等。

該電池3包含一個外殼30，及一個安裝在該外殼30中的無線能源獲取裝置4。該無線能源獲取裝置4包括一個射頻發電模組41、一個電容模組42與一個電能管控模組43。在本實施例中，該外殼30是呈圓柱狀，其外型尺寸是與傳統1號電池、2號電池、3號電池或4號電池相同。該射頻發電模組41能無線感應該射頻充電訊號而以產生一個感應電能。

該電容模組42是安裝在該外殼30中，能被該電能管控模組43控制進行充電，以及被該電能管控模組43控制放電而輸出一個輔助電能。該電容模組42具有一個安裝外露在該外殼30外周面的接電電極單元421，該接電電極單元421具有沿該外殼30軸向交錯間隔排列設置的多個接電正極422與多個接電負極423，且該等接電正極422與該等接電負極423都呈環狀。該電容模組42能以其中一接電正極422與其中一接電負極423分別電連接於另一電池3之其中一接電正極422與其中一接電負極423，而與該另一電池3之該電容模組42並聯。在本實施例中，構成該電容模組42的主要儲能元件是超級電容，但實施時不以此為限。

該電能管控模組43是電連接於該射頻發電模組41與該電容模組42，包括一個用以電連接於該能耗裝置800並用以輸出電能的輸出電極單元44、一個電連接於該電容模組42的電容充放電控制單元45、一個電連接於該輸出電極單元44與該電容充放電控制單元45之供電控制單元46、一個電連接於該輸出電極單元44且訊號連接於該供電控制單元46與該電容充放電控制單元45之負載偵測單元47，及一個電連接於該輸出電極單元44與該供電控制單元46間的反向保護單元48。

該輸出電極單元44具有分別安裝外露於該外殼30之兩相反端面的一個供電正極441與一個供電負極442，能用以電連接於該能耗裝置800，該供電控制單元46會經由該供電正極441與該供電負極442輸出電能以驅動該能耗裝置800。該供電負極442與該接電負極423是共地。

該電容充放電控制單元45被驅動致能時，可被該供電控制單元46控制以管控該電容模組42之充電與放電，且會偵測該電容模組42當前之儲能狀態而得到一個儲存電能。

該供電控制單元46預先設定有代表電能多寡的一個放電閥值、一個低於該放電閥值的截止閥值，及一個大於該放電閥值的飽和閥值，且內建有可切換啟動之一個第一供電狀態與一個第二供電狀態。

該供電控制單元46被驅動致能時，會於分析判斷該感應電能大於該能耗裝置800的一個能耗需求時，切換啟動該第一供電狀態，會經由該輸出電極單元44輸出該感應電能以驅動該能耗裝置800，且會於分析判斷該儲存電能低於該飽和閥值時，控制該電容充放電控制單元45以該感應電能驅動該能耗裝置800後所剩餘之電能對該電容模組42充電，並於分析判斷該儲存電能大於等於該飽和閥值時，控制該電容充放電控制單元45停止對該電容模組42充電。

當該供電控制單元46分析判斷該感應電能小於該能耗裝置800的該能耗需求時，會進一步分析判斷該儲存電能是否大於等於該放電閥值。該供電控制單元46會於判斷該儲存電能小於該放電閥值時，停止運作，也就是不供電驅動該能耗裝置800，而會於判斷該儲存電能大於等於該放電閥值時，切換至該第二供電狀態。

當該供電控制單元46切換至該第二供電狀態時，會根據該感應電能與該能耗需求的電能差值，驅使該電容充放電控制單元45控制該電容模組42放電輸出一個大於等於該電能差值的輔助電能，該供電控制單元46會彙整該感應電能與該輔助電能以驅動該能耗裝置800，且會於供電驅動該能耗裝置800期間，判斷該儲存電能已下降至小於等於該截止閥值時，或者是該電容模組42之該儲存電能已經小於該電能差值時，驅使該電容充放電控制單元45停止控制該電容模組42放電，且停止輸出電能，也就是停止驅動該能耗裝置800。

該負載偵測單元47是電連接於該供電正極441與該供電負極442，且內建有可切換啟動的一個主控模式與一個備援模式。該負載偵測單元47會偵測該供電正極441與該供電負極442是否電連接該能耗裝置800，會在判斷該供電正極441與該供電負極442未電連接該能耗裝置800時，切換啟動該備援模式，會驅使該供電控制單元46失能，而無法經由該供電正極441與該供電負極442輸出電能，且驅使該電容充放電控制單元45無法控制該電容模組42放電，僅能被該供電控制單元46驅動而直接以該感應電能對該電容模組42充電。該負載偵測單元47會在判斷該供電正極441與該供電負極442電連接該能耗裝置800時，自該備援模式切換至該主控模式，並驅使該供電控制單元46致能而能在該第一供電狀態與該第二供電狀態間切換，且驅使該電容充放電控制單元45致能，而能被該供電控制單元46控制以管控該電容模組42之充電與放電。

該反向保護單元48是電連接於該供電負極442與該供電控制單元46間，可於該供電負極442被另一個電池3之該供電正極441電連接時，使該另一電池3之該供電正極441接地而無法入電能，也就是使兩個串接設置的電池3無法產生串聯效果。

在本實施例中，該反向保護單元48主要是由二極體構成，例如在該供電負極442與該供電控制單元46間設置一個二極體，並使該二極體之正極電連接該供電負極，使該二極體之負極電連接該供電控制單元46，但實施時，在本發明之其它實施態樣中，也可在該供電負極442與該供電控制單元46間設置由多個二極體組成之橋式電路形式的反向保護電路，或者是以場效電晶體（NMOS或PMOS）來構成所需的反向保護電路。由於該反向保護單元48的實施態樣眾多，因此實施時不以上述態樣為限。

本發明電池3出廠時，可配合預定驅動之該能耗裝置800的驅動電壓需求，透過軟體程式及/或電子電路設計來預先設定該無線能獲取裝置4之該供電控制單元46之輸出電壓，例如但不限於1.5伏特、3伏特、6伏特或12伏特等，也可同時設定該放電閥值、該截止閥值與該飽和閥值。

本發明電池3單一顆安裝於該能耗裝置800使用時，其安裝使用方式與一般電池3相同。該無線能獲取裝置4之該負載偵測單元47於判斷該供電正極441與該供電負極442已電連接於該能耗裝置800時會切換啟動該主控模式，會驅使該供電控制單元46與該電容充放電控制單元45致能。該供電控制單元46會於判斷該感應電能大於該能耗需求時，經由該輸出電極單元44輸出該感應電能以驅動該能耗裝置800，且會於判斷該電容模組42之該儲存電能低於該飽和閥值時，控制該電容充放電控制單元45以該感應電能驅動該能耗裝置800所剩餘的電能對該電容模組42充電，直至該儲存電能大於等於該飽和閥值。

當該供電控制單元46判斷該感應電能小於該能耗需求，且判斷該儲存電能大於等於放電閥值時，會驅使該電容充放電控制單元45控制該電容模組42放電輸出該輔助電能，且會彙整該感應電能與該輔助電能以驅動該能耗裝置800，直至判斷該儲存電能已降低至小於等於截止閥值，或者是該電容模組42的該儲存電能已小於該感應電能與該能耗需求間的電能差值，就停止輸出電能。當該供電控制單元46判斷該感應電能小於該能耗需求，且判斷該儲存電能小於放電閥值時，不會輸出電能，且會驅使該電容充放電控制單元45以該感應電能對該電容模組42充電。

當該負載偵測單元47偵測判斷該輸出電極單元44未電連接於一個能耗裝置800時，會切換啟動該備援模式，會驅使該電能管控模組43失能而無法經由該輸出電極單元44輸出電能，且會驅使該電容充放電控制單元45之放電功能失能，而僅會以該感應電能對該電容模組42充電。

在本實施例中，當該供電控制單元46判斷該感應電能小於該能耗需求，且判斷該儲存電能大於等於該放電閥值時，會驅使該電容充放電控制單元45控制該電容模組42放電輸出該輔助電能，但實施時，在本發明之另一實施態樣中，可將該供電控制單元46改為判斷該感應電能小於該能耗需求，且判斷該儲存電能高於該截止閥值時，就驅使該電容充放電控制單元45控制該電容模組42放電。

參閱圖2、3、4，本發明具無線能源獲取功能的電池3多顆一起使用時，可將多顆電池3以傳統電池串聯方式串接排列，如圖3所示，也就是將一個電池3之該供電正極441電連接於另一個電池3之供電負極442的方式進行串接排列，並以多個導電件5電連接於該等電池3之該等接電正極422間與該等接電負極423間，而使該等電池3之該等電容模組42彼此並聯，藉以構成一個電池套組600。也可將多顆電池3徑向並排設置，如圖4所示，並以多個導電件5電連接於該等電池3之該等接電正極422間與該等接電負極423間，而使該等電池3之該等電容模組42彼此並聯，藉以構成一個電池套組600。

以下即分別針對串接排列之電池套組600與並排設置之電池套組600的運作方式進行說明。

參閱圖1、2、3，當多個電池3串接排列成一排以構成該電池套組600使用時，是以串接排列之排序第一個電池3的該供電正極441與排序最後一個電池3的該供電負極442電連接於該能耗裝置800。為方便說明，以下將排序第一個電池3稱為主電池3’，並將串接排列的其餘電池3稱為備援電池3”。 且實施時，可以一個包覆元件（圖未示）將電池套組600之該主電池3’與該等備援電池3”包覆固定在一起，而僅使該主電池3’的該供電正極441與排序最後一個備援電池3”的該供電負極442外露。所述包覆元件例如但不限於軟式膠膜或者是硬式殼體。

該電池套組600電連接於該能耗裝置800使用時，由於該主電池3’與每一備援電池3”之該供電負極442與該等接電負極423是共地，且每一該供電負極442電連接有該反向保護單元48，所以該主電池3’與該等備援電池3”間無法經由該等輸出電極單元44彼此傳輸電能，僅該主電池3’能經由該供電正極441輸出電能以驅動該能耗裝置800，所以僅該主電池3’之該負載偵測單元47會切換啟動該主控模式，而其餘每一備援電池3”之該負載偵測單元47會因為該供電正極441與該供電負極442不會輸出電能而切換啟動該備援模式。且實施時，在該電池套組600出廠前，會先針對該主電池3’之該電能管控模組43設定輸出電壓。

在該電池套組600供電驅動該能耗裝置800期間，該主電池3’於感應該射頻充電訊號而產生該感應電能時，該主電池3’之該電能管控模組43會於該感應電能大於該能耗裝置800之該能耗需求時，直接輸出該感應電能以驅動該能耗裝置800，並於判斷各別之該電容模組42之該儲存電能低於該飽和閥值時，以該感應電能驅動該能耗裝置800後的剩餘電能對該電容模組42充電，直至該儲存電能大於等於該飽和閥值。於此同時，其餘每一備援電池3”之該電能管控模組43會維持在啟動該備援模式的狀態，會直接以該感應電能對各別之該電容模組42充電，直至該儲存電能大於等於該飽和閥值。且因該等電容模組42是經由該等導電件5而彼此並聯，該等電能管控模組43其實是同時對該等電容模組42充電。

該主電池3’之該電能管控模組43於判斷該感應電能低於該能耗需求，且判斷該儲存電能大於等於該放電閥值時，便會驅使各別之該電容模組42放電輸出該輔助電能，並彙整該感應電能與該輔助電能以驅動該能耗裝置800，直至判斷該儲存電能小於等於該截止閥值，或者是該儲存電能已經小於該感應電能與該能耗需求間的該電能差值。在此期間，由於該等電容模組42是並聯設置，所以該主電池3’之該電容模組42放電時，等同於其餘該等備援電池3”之該等電容模組42也同步放電，就像多個傳統電池3並聯設置的態樣，所以可藉由調整串接排列之備援電池3”的數量，改變整個電池套組600的總電量，而調整該電池套組600之供電時間。

當該主電池3’之該電能管控模組43於判斷該感應電能低於該能耗需求，且判斷該儲存電能小於該放電閥值時，該電能管控模組43不會供電驅動該能耗裝置800，該主電池3’與該等備援電池3”僅會以各別之該感應電能對各別之電容模組42進行充電，直至該儲存電能大於等於該飽和閥值。

參閱圖2、4，當多個電池3並排設置以構成該電池套組600使用時，也就是將該等電池3之外殼30並排設置，並以該等導電件5將該等電池3之該等電容模組42並聯在一起，且選擇以其中任一個電池3的該供電正極441與該供電負極442電連接於該能耗裝置800，例如圖4最左邊的電池3，或者是圖4中間的電池3。為方便說明，以下將用以電連接該能耗裝置800的該電池3稱為主電池3’，並將其餘電池3稱為備援電池3”。實施時，同樣可以一個包覆元件將該主電池3’與該等備援電池3”包覆固定在一起，而僅使該主電池3’之該供電正極441與該供電負極442外露。

該電池套組600電連接於一個能耗裝置800使用時，該主電池3’與該等備援電池3”的該等電容模組42會經由該等導電件5而彼此並聯，該主電池3’與該等備援電池3”都可感應射頻充電訊號而發電，並以產生之感應電能對各別之該電容模組42充電。由於並排設置之該電池套組600的運作方式相同於串接排列設置的電池套組600，因此不再詳述。

並排設置之該電池套組600被設置於一個電池盒（圖未示）使用時，若該電池套組600外表面未包覆前述包覆元件，且該電池盒是採用會讓安裝之所有電池形成串聯的電路設計時，可利用該主電池3’與該等備援電池3”之該等該反向保護單元48設計，使得該電池套組600實際使用上，該主電池3’與該等備援電池3”並未形成串聯電路，僅該電池套組600的該主電池3’會經由該電池盒輸出電能，其餘該等備援電池3”的該等電容模組42會與該主電池3’之該電容模組42並聯，而作為備援電源。

但實施時，若並排設置之該電池套組600安裝於一個能耗裝置800上做為電源使用，且確實僅以該主電池3’電連接該能耗裝置800以供給電能時，因為每一備援電池3”的該供電正極441並未電連接於其它備援電池3”的該供電負極442，也未電連接於該主電池3’之該供電負極442，所以實施時，在本發明之另一實施態樣中，該主電池3’與該等備援電池3”皆可不設置該反向保護單元48。

參閱圖1、5、6，在上述實施例中，該等接電正極422與該等接電負極423是設計成環套於該外殼30外周面之圓環狀，但實施時，在本發明之另一個實施態樣中，該等接電正極422與該等接電負極423之外形也可改為凸設外露於該外殼30外周面之凸塊狀，藉此設計，該等電池3之該等接電正極422與該等接電負極423可直接徑向併靠而電連接，而不需另外以導電件5電連接。此外，實施時，在本發明之另一個實施態樣中，每一接電電極單元421可僅設置一個接電正極422與一個接電負極423。但實施時，該接電電極單元421之接電正極422與接電負極423的數量與外型都不以上述態樣為限。

必須特別說明的是，為方便於申請專利範圍中清楚區分該主電池3’與該備援電池3”之組成構件，特別將申請專利範圍中關於該電池套組600之該主電池3’的組成構件名稱冠以『第一』一詞，而將每一備援電池3”之組成構件名稱冠以『第二』一詞，以便進行區別。

綜上所述，透過該無線能源獲取裝置4之該射頻發電模組41、該電容模組42與該電能管控模組43的設計，使得該電池3安裝於一個能耗裝置800上使用時，可隨時感應射頻充電訊號以進行供電與充電，且因該無線能源獲取裝置4於該感應電能大於該能耗裝置800之該能耗需求時，會直接輸出該感應電能以驅動該能耗裝置800，並將驅動該能耗裝置800後剩餘的電能轉存於該電容模組42，唯有在該感應電能小於該能耗需求時，才需轉換輸出該電容模組42儲存之電能，所以可減少該電容模組42充電與放電時的能量轉換損耗，而能提高整個電池3的能源使用效率。

由於該電池3是設計成傳統電池外型，所以可用以直接取代傳統電池，並可反覆充電使用，且因該電池3能進行無線感應充電，所以可直接安裝在該能耗裝置800上進行充電，相當方便。且實施時，可根據搭配使用之該能耗裝置800的電池盒外型，將多顆電池3串接排列設置成一個電池套組600，或者是將多顆電池3並排設置成一個電池套組600，並於出廠時預先設定每一電池套組600中的該主電池3’之輸出電壓，就能使該電池套組600電連接於能耗裝置800使用時，使該主電池3’提供穩定的輸出電壓，並以該等備援電池3”之該等電容模組42作為備援電源，而大幅提高整個電池套組600的續航力，是一種相當創新實用的電池3與電池套組600設計。因此，確實可達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

3‧‧‧電池

30‧‧‧外殼

3’‧‧‧主電池

3”‧‧‧備援電池

4‧‧‧無線能源獲取裝置

41‧‧‧射頻發電模組

42‧‧‧電容模組

421‧‧‧接電電極單元

422‧‧‧接電正極

423‧‧‧接電負極

43‧‧‧電能管控模組

44‧‧‧輸出電極單元

441‧‧‧供電正極

442‧‧‧供電負極

45‧‧‧電容充放電控制單元

46‧‧‧供電控制單元

47‧‧‧負載偵測單元

48‧‧‧反向保護單元

5‧‧‧導電件

600‧‧‧電池套組

700‧‧‧射頻充電裝置

800‧‧‧能耗裝置

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明具無線能源獲取功能的電池的一個實施例立體圖； 圖2是該實施例的功能方塊圖； 圖3是將多個電池串接排列組成一個電池套組，並用以電連接於一個能耗裝置時的側視示意圖； 圖4是將多個電池並排設置成一個電池套組，並用以電連接於一個能耗裝置時的側視示意圖； 圖5是該實施例之另一個實施態樣的立體圖；及 圖6是以圖5所示電池並排組成之該電池套組的側視示意圖。

Claims (18)

1. 一種具無線能源獲取功能的電池，適用於電連接於一個能耗裝置，且可無線感應一個射頻充電訊號，該電池包含一個外殼，及一個安裝於該外殼的無線能源獲取裝置，該無線能源獲取裝置包括：一個射頻發電模組，用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能；一個電容模組，包括一個設置於該外殼外表面的接電電極單元，能經由該接電電極單元電連接另一電池之該接電電極單元，而與該另一電池之該電容模組並聯；及一個電能管控模組，電連接於該射頻發電模組與該電容模組，且內建有可切換啟動之一個第一供電狀態與一個第二供電狀態，該電能管控模組具有一個設置於該外殼外表面並用以輸出電能以驅動該能耗裝置之輸出電極單元、一個電連接於該輸出電極單元與該射頻發電模組的供電控制單元，及一個電連接於該電容模組與該供電控制單元的電容充放電控制單元，該電容充放電控制單元會分析該電容模組之儲能狀態而得到一個儲存電能，該供電控制單元能切換啟動該第一供電狀態與該第二供電狀態，且內建有一個放電閥值，會於判斷該感應電能大於等於該能耗裝置之一個能耗需求時啟動該第一供電狀態，輸出該感應電能以驅動該能耗裝置，且將該感應電能驅動該能耗裝置後所剩餘之電能儲存於該電容模組，會於判斷該感應電能小於該能耗需求，並判斷該儲存電能大於等於該放電閥值時啟動該第二供電狀態，而控制該電容模組放電輸出一個輔助電能，且彙整該感應電能與該輔助電能以驅動該能耗裝置。
2. 如請求項1所述之具無線能源獲取功能的電池，其中，該輸出電極單元具有用以輸出電能的一個供電正極與一個供電負極，該電能管控模組還具有一個負載偵測單元，該負載偵測單元內建有可切換啟動的一個主控模式與一個備援模式，且會於偵測判斷該供電正極與該供電負極電連接該能耗裝置時，自該備援模式切換至該主控模式，而驅使該供電控制單元致能並可在該第一供電狀態與該第二供電狀態間切換，且驅使該電容充放電控制單元致能而能控制該電容模組之充電與放電，該負載偵測單元切換至該備援模式時，會驅使該供電控制單元無法經由該供電正極與該供電負極輸出電能，且驅使該電容充放電控制單元無法控制該電容模組放電，僅能以該感應電能對該電容模組充電。
3. 如請求項2所述之具無線能源獲取功能的電池，其中，該電能管控模組還具有一個電連接於該供電負極與該供電控制單元間，且可使電連接於該供電負極之另一個電池無法輸入電能的反向保護單元。
4. 如請求項2所述之具無線能源獲取功能的電池，其中，該供電控制單元還內建有一個大於該放電閥值之飽和閥值，會於分析判斷該儲存電能大於等於該飽和閥值時，控制該電容充放電控制單元停止對該電容模組充電。
5. 如請求項2所述之具無線能源獲取功能的電池，其中，該外殼是呈柱狀，該接電電極單元具有沿該外殼軸向間隔地外露於該外殼外周面的至少一個接電正極與至少一個接電負極，該供電正極與該供電負極是分別設置於該外殼之兩相反端面。
6. 如請求項5所述之具無線能源獲取功能的電池，其中，該至少一接電正極與該至少一接電負極是呈環狀，且環套設置於該外殼之外周面。
7. 如請求項5或6所述之具無線能源獲取功能的電池，其中，該接電電極單元具有沿該外殼軸向相間隔的多個接電正極與多個接電負極。
8. 一種具無線能源獲取功能的電池套組，適用於電連接在一個能耗裝置，且可無線感應一個射頻充電訊號，該電池套組包含並排設置之一個主電池與至少一個備援電池，其中：該主電池包括一個第一外殼，及一個安裝於該第一外殼中的第一無線能源獲取裝置，該第一無線能源獲取裝置具有一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第一射頻發電模組、一個第一電容模組，及一個第一電能管控模組，該第一電容模組具有一個設置於該第一外殼外表面之第一接電電極單元，該第一電能管控模組具有一個外露於該第一外殼外表面且用以輸出電能以驅動該能耗裝置之第一輸出電極單元，且內建有可切換啟動之一個第一供電狀態與一個第二供電狀態，會於判斷該感應電能大於等於該能耗裝置之一個能耗需求時啟動該第一供電狀態，而輸出該感應電能以驅動該能耗裝置，且將該感應電能驅動該能耗裝置後所剩餘之電能儲存於該第一電容模組，會於判斷該感應電能小於該能耗需求時啟動該第二供電狀態，控制該第一電容模組放電輸出一個輔助電能，且彙整該感應電能與該輔助電能以驅動該能耗裝置；該至少一備援電池包括一個第二外殼，及一個安裝於該第二外殼中的第二無線能源獲取裝置，該第二無線能源獲取裝置具有一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第二射頻發電模組、一個第二電容模組，及一個只會以該感應電能對該第二電容模組充電的第二電能管控模組，該第二電容模組具有一設置於該第二外殼外表面且電連接於該第一接電電極單元，而使其並聯於該第一電容模組的第二接電電極單元。
9. 如請求項8所述之具無線能源獲取功能的電池套組，包含兩個相間隔地並排設置於該主電池兩相反側的備援電池，且該等備援電池是以該等第二接電電極單元電連接於該第一接電電極單元，而使該等第二電容模組並聯於該第一電容模組。
10. 如請求項8所述之具無線能源獲取功能的電池套組，包含兩個並排設置的備援電池，其中一第二電容模組是以該第二接電電極單元電連接於該第一電容模組之該第一接電電極單元與另一第二電容模組之該第二接電電極單元，而並聯於該第一電容模組與該另一第二電容模組間。
11. 如請求項8、9或10所述之具無線能源獲取功能的電池套組，其中，該第一電能管控模組包括一個電連接於該第一輸出電極單元之第一供電控制單元，及一個電連接於該第一電容模組的第一電容充放電控制單元，該第一電容充放電控制單元可分析該第一電容模組之儲能狀態以得到一個第一儲存電能，該第一供電控制單元可切換啟動該第一供電狀態與該第二供電狀態，並內建有一個放電閥值，該第一供電控制單元會於判斷該感應電能小於該能耗需求，並判斷該第一儲存電能大於等於該放電閥值時啟動該第二供電狀態，而驅使該第一電容充放電控制單元控制該第一電容模組放電輸出該輔助電能。
12. 如請求項11所述之具無線能源獲取功能的電池套組，其中，該第一供電控制單元還內建有一個大於該放電閥值的飽和閥值，該第一供電控制單元會於分析判斷該第一儲存電能大於等於該飽和閥值時，驅使該第一電容充放電控制單元停止對該第一電容模組充電，該第二電能管控模組內建有該飽和閥值，會分析該第二電容模組之儲能狀態以得到一個第二儲存電能，且會於分析判斷該第二儲存電能大於等於該飽和閥值時，停止對該第二電容模組充電。
13. 如請求項8、9或10所述之具無線能源獲取功能的電池套組，其中，該第一接電電極單元具有設置於該第一外殼外表面之一個第一接電正極與一個第一接電負極，每一第二接電電極單元具有設置於各別之第二外殼外表面之一個第二接電正極與一個第二接電負極，該電池套組還包含多個導電件，該等導電件是電連接該第一接電正極與該等第二接電正極，以及電連接該第一接電負極與該等第二接電負極，而使每一第二電容模組並聯於該第一電容模組。
14. 一種具無線能源獲取功能的電池套組，適用於電連接於一個能耗裝置，且可無線感應一個射頻充電訊號，該電池套組包含串接排列之一個主電池與至少一個備援電池，其中：該主電池包括一個第一外殼，及一個安裝於該第一外殼中的第一無線能源獲取裝置，該第一無線能源獲取裝置包括一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第一射頻發電模組、一個第一電容模組，及一個第一電能管控模組，該第一電容模組具有一個外露於該第一外殼外表面之第一接電電極單元，該第一電能管控模組具有一個第一輸出電極單元，且內建有可切換啟動之一個第一供電狀態與一個第二供電狀態，會於判斷該感應電能大於等於該能耗裝置之一個能耗需求時啟動該第一供電狀態，而經由該第一輸出電極單元輸出該感應電能，且將該感應電能驅動該能耗裝置後所剩餘之電能儲存於該第一電容模組，會於判斷該感應電能小於該能耗需求時啟動該第二供電狀態，而控制該第一電容模組放電輸出一個輔助電能，且經由該第一輸出電極單元輸出其彙整該感應電能與該輔助電能所得到之電能；該至少一備援電池包括一個第二外殼，及一個安裝於該第二外殼的第二無線能源獲取裝置，該第二無線能源獲取裝置包括一個用以感應該射頻充電訊號以產生一個感應電能的第二射頻發電模組、一個第二電容模組，及一個第二電能管控模組，該第二電容模組具有一個設置於該第二外殼外表面且電連接於該第一接電電極單元，而使其並聯於該第一電容模組的第二接電電極單元，該第二電能管控模組能以該感應電能對該第二電容模組充電，並具有一個外露於該第二外殼外表面且串接於第一輸出電極單元，而能與該第一輸出電極單元相配合供電驅動該能耗裝置的第二輸出電極單元。
15. 如請求項14所述之具無線能源獲取功能的電池套組，其中，該第一電能管控模組還具有一個電連接於該第一輸出電極單元且用以切換啟動該第一供電狀態與該第二供電狀態之第一供電控制單元，及一個電連接於該第一電容模組的第一電容充放電控制單元，第一電容充放電控制單元會分析該第一電容模組之儲能狀態而得到一個第一儲存電能，該第一供電控制單元內建有一個放電閥值，且會於判斷該感應電能小於該能耗需求，並判斷該第一儲存電能大於等於該放電閥值時啟動該第二供電狀態，而驅使該第一電容充放電控制單元控制該第一電容模組放電以輸出該輔助電能。
16. 如請求項15所述之具無線能源獲取功能的電池套組，其中，該第一輸出電極單元具有一個第一供電正極與一個第一供電負極，該第二輸出電極單元具有一個第二供電正極與一個第二供電負極，該第二供電正極是電連接於該第一供電負極以進行串接，該第一供電控制單元是經由該第一供電正極與該第二供電負極而與該能耗裝置形成一個供電迴路，而可輸出電能以驅動該能耗裝置，該第一電能管控模組還具有一個電連接於該第一供電負極與該第一供電控制單元間，且會使串接於該第一供電負極之該至少一備援電池無法輸入電能的反向保護單元。
17. 如請求項16所述之具無線能源獲取功能的電池套組，包含多個與該主電池依序串接排列成一排的備援電池，串接排列於兩個備援電池間的其中一個備援電池是以其第二供電正極電連接於串接之該兩備援電池的其中之一的該第二供電負極，而以其第二供電負極電連接於串接之該兩備援電池其中另一的該第二供電正極，該第一供電控制單元是經由該第一供電正極與串聯排列之最外側的該備援電池的該第二供電負極而電連接於該能耗裝置以形成一個供電迴路，而可供電驅動該能耗裝置，該電池套組還包含多個導電件，該等導電件是電連接於該第一接電正極與該等第二接電正極間，以及電連接於該第一接電負極與該等第二接電負極間，而使該第一電容模組與該等第二電容模組彼此並聯。
18. 如請求項15所述之具無線能源獲取功能的電池套組，其中，該第一供電控制單元還內建有一個大於該放電閥值的飽和閥值，該第一供電控制單元會於分析判斷該第一儲存電能大於等於該飽和閥值時，驅使該第一電容充放電控制單元停止對該第一電容模組充電，該第二電能管控模組內建有該飽和閥值，會分析該第二電容模組之儲能狀態以得到一個第二儲存電能，且會於分析判斷該第二儲存電能大於等於該飽和閥值時，停止對該第二電容模組充電。